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              <table>    <tr>        <td align="center" width=150px>Windows</td>        <td align="left">windows11</td>    </tr>    <tr>        <td align="center">Ubuntu</td>        <td align="left">Ubuntu16.04的64位版本</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">VMware® Workstation 16 Pro</td>        <td align="left">16.2.3 build-19376536</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">SecureCRT</td>        <td align="left">Version 8.7.2 (x64 build 2214)   -   正式版-2020年5月14日</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">开发板</td>        <td align="left">正点原子 i.MX6ULL Linux阿尔法开发板</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">uboot</td>        <td align="left">NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">linux内核</td>        <td align="left">linux-4.15(NXP官方提供)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">STM32开发板</td>        <td align="left">正点原子战舰V3(STM32F103ZET6)</td>      </tr></table>
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<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看本文参考资料 </summary>
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              <table>    <tr><td align="center">参考方向  </td><td align="center">参考原文</td></tr>    <tr><td align="left">驱动开发指南</td><td align="left"><a href="http://47.111.11.73/docs/boards/arm-linux/zdyz-i.mx6ull.html#i-mx6ull-linux" target="_blank">i.MX6ULL Linux阿尔法开发板资料 <i class="fa fa-external-link-alt"></i> </a></td></tr>    <tr><td align="left">STM32开发指南</td><td align="left"><a href="http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32f103_warship.html#id3" target="_blank">STM32F1开发指南-库函数版本_V3.3 <i class="fa fa-external-link-alt"></i> </a></td></tr>    <tr><td align="left">野火STM32开发指南</td><td align="left"><a href="https://doc.embedfire.com/mcu/stm32/f103badao/std/zh/latest/book/communication.html" target="_blank">STM32库开发实战指南——基于野火霸道开发板 文档 (embedfire.com) <i class="fa fa-external-link-alt"></i> </a></td></tr></table>
              </div>
            </details>

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看相关文件下载 </summary>
              <div class='content'>
              <table>    <tr>        <td align="center">---</td>        <td align="left">--- <a href="" target="_blank">  <i class="fa fa-external-link-alt"></i></a></td>      </tr></table>
              </div>
            </details>

<h1 id="一、RS485简介"><a href="#一、RS485简介" class="headerlink" title="一、RS485简介"></a><font size=3>一、RS485简介</font></h1><p>RS485是美国电子工业协会（ Electronic Industries Association， EIA）于1983年发布的串行通信接口标准，经通讯工业协会（ TIA）修订后命名为TIA&#x2F;EIA-485-A。  485（一般称作RS485&#x2F;EIA-485）是隶属于OSI模型物理层的电气特性规定为2线，半双工，多点通信的标准。用缆线两端的电压差值来表示传递信号。RS485仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它<strong>没有规定或推荐任何数据协议</strong>。</p>
<p>RS485比RS232晚出现20多年，很多RS232的缺点，在RS485上有了改进。RS232的电平从-15V至+15V， 较高的电平值易损坏接口电路的芯片，而RS485采用差分信号后，电平范围为-6V至+6V，相对不易损坏接口电路芯片，同时RS485接口信号电平与TTL信号电平兼容，便于连接TTL电路。</p>
<p>RS485具有支持多节点（ 32个节点） 、 传输距离远（最大1219m） 、 接收灵敏度高（ 200mV电压） 、 连接简单（在构成通信网络时，仅需要一对双绞线作传输线） 、 能抑制共模干扰（差分传输） 、 成本低廉等特点，在多站、远距离通信等多种工控环境中获得了广泛应用。</p>
<p>RS-485通讯协议由RS-232协议改进而来， 协议层不变，只是改进了物理层，因而保留了串口通讯协议应用简单的特点。它的特点总结如下：</p>
<ul>
<li>（1）接口电平低，不易损坏芯片。</li>
</ul>
<p>RS485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为 +(2<del>6)V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为 -(2</del>6)V 表示。接口信号电平比 RS232 降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与 TTL 电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。</p>
<ul>
<li>（2）传输速率高</li>
</ul>
<p>10 米时， RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps，在 1200m 时，传输速度可达 100Kbps。</p>
<ul>
<li>（3）抗干扰能力强</li>
</ul>
<p>RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。</p>
<ul>
<li>（4） 传输距离远， 支持节点多</li>
</ul>
<p>RS485 总线最长可以传输 1200m 以上（速率≤100Kbps）一般最大支持 32 个节点，如果使用特制的 485 芯片，可以达到 128 个或者 256 个节点，最大的可以支持到 400 个节点。  接收灵敏度高（ 200mV电压）。</p>
<p>RS485 推荐使用在点对点网络中，线型，总线型，不能是星型，环型网络。理想情况下 RS485 需要 2 个匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般为 120Ω）。没有特性阻抗的话，当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声，而且线移需要双端的电压差。没有终接电阻的话，会使得较快速的发送端产生多个数据信号的边缘， 导致数据传输出错。   </p>
<h1 id="二、RS485设备连接"><a href="#二、RS485设备连接" class="headerlink" title="二、RS485设备连接"></a><font size=3>二、RS485设备连接</font></h1><h2 id="1-网络连接简图"><a href="#1-网络连接简图" class="headerlink" title="1. 网络连接简图"></a><font size=3>1. 网络连接简图</font></h2><p>差分信号线具有很强的干扰能力，特别适合应用于电磁环境复杂的工业控制环境中， RS-485协议主要是把RS-232的信号改进成差分信号，从而大大提高了抗干扰特性， 它的通讯网络示意图如下：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/03%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE/%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE-06-RS485%E9%80%9A%E4%BF%A1/img/image-20220924090124514.png" alt="image-20220924090124514" style="zoom: 33%;" />

<p>每个节点都是由一个通讯控制器和一个收发器组成，在RS-485通讯网络中， 节点中的串口控制器使用RX与TX信号线连接到收发器上，而收发器通过差分线连接到网络总线，<strong>串口控制器与收发器之间一般使用TTL信号传输</strong>， <strong>收发器与总线则使用差分信号来传输</strong>。发送数据时，串口控制器的TX信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上，而接收数据时， 收发器把总线上的差分信号转化成TTL信号通过RX引脚传输到串口控制器中。整个通信网络中，通常只有一个主机，剩下的全部为从机。在RS485总线中，<strong>通常还需要在总线起止端分别加上约120Ω的终端匹配电阻</strong>， 以保证RS485总线的稳定性。  </p>
<p>在多个485设备连接的时候，推荐连接方式如下：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/03%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE/%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE-06-RS485%E9%80%9A%E4%BF%A1/img/image-20220924090315769.png" alt="image-20220924090315769" style="zoom: 50%;" />

<p>在上面的连接中，如果需要添加匹配电阻，我们一般在总线的起止端加入，也就是主机和设备4上面各加一个120Ω的匹配电阻。</p>
<h2 id="2-接口形式"><a href="#2-接口形式" class="headerlink" title="2. 接口形式"></a><font size=3>2. 接口形式</font></h2><p>RS485同样可以使用DB9接口将信号引脚引出，实际工程中通常使用接线端子引出， 如下图：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/03%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE/%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE-06-RS485%E9%80%9A%E4%BF%A1/img/image-20230502080422367.png" alt="image-20230502080422367" style="zoom:33%;" />

<p>图中左边的为螺钉式接线端子， 适合固定连接的场合，图中右边为插拔式接线端子，适合需要调整的场合。</p>
<h1 id="三、RS-485与RS-232"><a href="#三、RS-485与RS-232" class="headerlink" title="三、RS-485与RS-232"></a><font size=3>三、RS-485与RS-232</font></h1><h2 id="1-区别"><a href="#1-区别" class="headerlink" title="1. 区别"></a><font size=3>1. 区别</font></h2><table>
    <tr><td align="center" width=120px>对比方面</td><td align="center">RS-485</td><td align="center">RS-232</td></tr>
    <tr><td align="left">抗干扰性</td><td align="left">RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。</td><td align="left">RS232 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰。</td></tr>
    <tr><td align="left">传输距离</td><td align="left">RS485 接口的最大传输距离标准值为 1200 米（9600bps 时），实际上可达 3000 米。 </td><td align="left">RS232 传输距离有限，最大传输距离标准值为 50 米，实际上也只能用在 15 米左右。</td></tr>
    <tr><td align="left">通信能力</td><td align="left">RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器，用户可以利用单一的 RS-485 接口方便地建立起设备网络。 </td><td align="left">RS-232只允许一对一通信。</td></tr>
    <tr><td align="left">传输速率</td><td align="left">RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps 。</td><td align="left">RS-232传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。</td></tr>
    <tr><td align="left">信号线</td><td align="left">RS485 接口组成的半双工网络，一般只需两根信号线。</td><td align="left">RS-232 口一般只使用 RXD、TXD、GND 三条线 。</td></tr>
    <tr><td align="left">电气电平值</td><td align="left">RS-485的逻辑"1"以两线间的电压差为 +（2-6） V 表示；逻辑"0"以两线间的电压差为 -（2-6）V 表 示 。</td><td align="left">在 RS-232-C 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑"1"为 -5 ~ -15V；逻辑"0 " 为 +5 ~ +15V 。</td></tr>
    <tr><td align="left">通信方向</td><td align="left">半双工</td><td align="left">全双工</td></tr>
</table>
RS232传输速率比较低， 传输速率为20Kbps，而RS485最高传输速率达10Mbps。 过高的传输速率会降低传输距离， 在实际应用中， RS485传输速率往往设置为9600bps或更低。

<p>RS232采用逻辑电平， 共地传输容易产生共模干扰，抗噪声干扰性弱， 传输距离有限， 常用传输距离就几十米左右。 而RS485采用平衡发送和差分接收方式，具有抑制共模干扰的能力， 加之总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，因此RS485的传输距离达到千米以外。</p>
<p>RS232在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力， 而RS485在总线上允许连接多达128个收发器， 即具有多站能力，可以利用单一的RS485方便地建立起设备网络。</p>
<h2 id="2-相同点"><a href="#2-相同点" class="headerlink" title="2. 相同点"></a><font size=3>2. 相同点</font></h2><p>其实RS-485与RS-232的差异只体现在物理层上，它们的协议层是相同的，也是使用<strong>串口数据包的形式传输数据</strong>。而由于RS-485具有强大的组网功能， 人们在基础协议之上还制定了MODBUS协议，被广泛应用在工业控制网络中。此处说的基础协议是指仅封装了基本数据包格式的协议(基于数据位)，而MODBUS协议是使用基本数据包组合成通讯帧格式的高层应用协议(基于数据包或字节)。 </p>
<p>由于RS-485与RS-232的协议层没有区别，进行通讯时，以STM32为例，就是使用USART外设作为通讯节点中的串口控制器， 再外接一个RS-485收发器芯片把USART外设的TTL电平信号转化成RS-485的差分信号即可。</p>
<h1 id="四、硬件设计"><a href="#四、硬件设计" class="headerlink" title="四、硬件设计"></a><font size=3>四、硬件设计</font></h1><ul>
<li>平台一</li>
</ul>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/03%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE/%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%8D%8F%E8%AE%AE-06-RS485%E9%80%9A%E4%BF%A1/img/image-20230502081455747.png" alt="image-20230502081455747" style="zoom: 67%;" />

<p>U16为3.3V低功耗半双工收发器， 满足RS-485和RS-422标准。USART的RX和TX， 经过U16转换，变为RS485的A、 B。U16的2脚$\overline{RE}$为接收使能，上划线表示低电平有效， 即当U16的2脚为低电平时， U16接收数据。 U16的3脚DE为输出使能，高电平有效，即当U16的3脚为高电平是， U16发送数据。因此， RS485除了USART，还多了一个收发控制引脚， 该引脚使用的PC5。 R64为终端匹配电阻，阻值为120Ω。  </p>
<ul>
<li>平台二</li>
</ul>
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<p>图中的 R19 和 R22 是两个偏置电阻，用来保证总线空闲时， A、 B 之间的电压差都会大于 200mV（逻辑 1）。从而避免因总线空闲时， A、 B 压差不定，引起逻辑错乱，可能出现的乱码。</p>
<h1 id="五、软件设计"><a href="#五、软件设计" class="headerlink" title="五、软件设计"></a><font size=3>五、软件设计</font></h1><p>RS485是差分信号， 收发数据时， A、 B都在工作。 想要进行收发测试的话，需要至少两个RS485设备进行实验。在软件方面， RS485的本质跟串口没有差别，不同的地方在于： RS485在发送、接收之前，需要设置收发控制引脚：</p>
<p>（1）初始化USART1、 2：设置波特率，收发选择，有效数据位等；</p>
<p>（2）将所使用的串口引脚初始化： USART使能、 GPIO端口时钟使能、 GPIO引脚设置为USART复用（记得还有一个收发控制引脚的配置，一般就是设置成推挽输出，上拉模式）；</p>
<p>（3）RS485采用中断方式发送，编写中断回调函数；</p>
<p>（4）主函数编写控制逻辑。</p>

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            ----------本文结束
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            感谢您的阅读----------
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  <div class="my_post_copyright"> 
    <p><span>文章标题:</span><a href="/post/fc4e0b5e.html">通信协议-06-RS485通信</a></p>
    <p><span>文章作者:</span><a href="/" title="欢迎访问 《苏木》 的学习笔记">苏木</a></p>
    <p><span>发布时间:</span>2022年09月22日 - 09:30</p>
    <p><span>最后更新:</span>2025年06月14日 - 00:25</p>
    <p><span>原始链接:</span><a href="/post/fc4e0b5e.html" title="通信协议-06-RS485通信">https://sumumm.github.io/post/fc4e0b5e.html</a></p>
    <p><span>许可协议:</span><i class="fab fa-creative-commons"></i> <a rel="license" href= "https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" target="_blank" title="Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)">署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际</a> 转载请保留原文链接及作者。</p>  
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